探索閃電

駱昌琴

狂風(fēng)暴雨伴著閃電，總是令人膽戰(zhàn)心驚。閃電的威力是巨大的，在一次雷雨閃電中，閃電剛放電時(shí)的電壓約等于5億伏。那么如此惡劣的天氣，對(duì)于正在空中飛行的飛機(jī)來(lái)說(shuō)，有沒有影響呢？

美國(guó)空運(yùn)界日益感到研究閃電對(duì)飛機(jī)影響的必要，他們將此事委托給美國(guó)航空航天局。20世紀(jì)中期，他們?cè)诟ゼ醽喼莩闪⒘艘粋€(gè)雷暴公害研究中心。專家認(rèn)為，要揭開閃電的秘密，最好的辦法是深入閃電現(xiàn)場(chǎng)。

航天局選用了一架F—106B戰(zhàn)斗機(jī)作為工具，實(shí)際上，這是一間飛行的閃電實(shí)驗(yàn)室，艙內(nèi)布滿了各種儀器、儀表，它們都是觀察閃電的耳目。一旦碰上雷電，即能記錄它的頻率、幅度、電流、電壓和它持續(xù)的時(shí)間等。

夏天的一個(gè)早晨，只見天空烏云密布，該機(jī)駕駛員布朗顯得既興奮又緊張，立即拉起機(jī)頭直插云霄，迅速進(jìn)入雷暴區(qū)域?！八褚粭l無(wú)頭無(wú)尾的蛇，快得難以置信，彎彎曲曲地向飛機(jī)奔來(lái)。開始像是在我前方發(fā)生了一次爆炸，一條非常明亮的曲線一下裂成許多細(xì)絲，并立刻包住了機(jī)身前部，隨即一聲巨響，在艙內(nèi)能清楚的聽到和感到。”布朗事后回憶道。

該機(jī)自投入工作以來(lái)，進(jìn)入雷壓采樣近1400次，被雷擊中近700次，對(duì)閃電有了較多的了解。每次飛行歸來(lái)，機(jī)身總是布滿燒焦的斑跡，那是閃電給它留下的紀(jì)念。它平均每年飛行50次，通常在雷暴區(qū)飛行2～3分鐘。有時(shí)它在地面雷達(dá)指揮下，進(jìn)入電荷密布的云層，去觸發(fā)閃電。此時(shí)的情況與上述迥然有異：閃電好似一分為二，剖成上、下兩個(gè)層面，像是兩段橡皮帶，披在機(jī)身之上，可長(zhǎng)達(dá)200米。精巧的儀器為我們揭開了許多閃電的秘密。例如，我們通?？吹降囊粋€(gè)閃電，其實(shí)并非一個(gè)，而是由多達(dá)20多個(gè)的組成物，其電流可達(dá)20萬(wàn)安培，而總的能量，要比人們想象的小得多，僅相當(dāng)于美國(guó)一個(gè)家庭一年的耗用電能。由于閃電放電時(shí)間短促——1/200萬(wàn)秒，所以功率很大。

雷電一般總是在惡劣氣象中形成的；但有時(shí)，在晴朗天氣也會(huì)出現(xiàn)這一過(guò)程。此時(shí)，空氣中的原子有許多被電離成陰、陽(yáng)離子，它們具有較高的能量，當(dāng)其相互接觸時(shí)，就放電或閃電，被稱作云際閃電。另外一種是云地霹靂閃電，我們對(duì)它了解甚少，只知一股看不見的電流（陰離子）從云霄直向地面奔來(lái)，近地面時(shí)，另一股電流（陽(yáng)離子）從地面迎頭竄上，相遇即行放電，形成了明亮的樹枝形放電通道。此時(shí)雷電使周圍的空氣溫度，一下升至3萬(wàn)度左右，這也是霹靂發(fā)出巨響的原因。它比云際閃電所含的能量大得多，可選2×10 千瓦，相當(dāng)于一個(gè)大型發(fā)電站的發(fā)電量。

一般來(lái)說(shuō)，閃電對(duì)飛機(jī)的危害很小。因?yàn)榻饘俚臋C(jī)身就像一根避雷針，絕大部分電流都在機(jī)身表面通過(guò)。電流的“集膚效應(yīng)”，使得機(jī)內(nèi)的人和物都安然無(wú)恙。

如此說(shuō)來(lái)。航天局的研究是否沒有什么價(jià)值呢？不，得出上述“避雷針”的結(jié)論正是時(shí)候。因?yàn)檫M(jìn)入21世紀(jì)，為使飛機(jī)變得更輕更堅(jiān)韌、速度更快，機(jī)身都采用鋁合金和樹脂纖維的混合材料。這樣失去了全金屬機(jī)身的屏蔽飛機(jī)，一旦遇上閃電，機(jī)內(nèi)電子系統(tǒng)將產(chǎn)生明顯的影響，增加了危險(xiǎn)，那么遇到這種情況該怎么辦？為此有關(guān)專家在飛機(jī)的外殼中植入了一個(gè)類似紗布的金屬網(wǎng)，而這層金屬網(wǎng)遍布整個(gè)外殼，這層金屬皮膚僅在飛機(jī)外部導(dǎo)電，電流是無(wú)法進(jìn)入內(nèi)部的，當(dāng)然連接燃料箱的電子器件都被嚴(yán)格屏蔽，不會(huì)受到外部脈沖干擾，這樣飛機(jī)即使在電閃雷鳴的惡劣天氣中飛行，也不會(huì)受到影響。